پاسخ تعدادی از سوالات درس فرایندهای تولید رشته ساخت و تولید - بخش دوم

مهم ترین اهمیت المان های آلیاژکننده در آلیاژهای آهنی در سختی سازی در فرایند کوئنچ چیست؟
تمام المان های آلیاژکننده از جمله کربن باعث می شوند که نمودار T-T-T به سمت راست کشیده شود که به طبع آن باعث می شود که خاصیت سخت شوندگی آلیاژ افزایش پیدا کند. همچنین المان های آلیاژکننده از تبدیل مستقیم فاز آستنیت به دانه های بزرگ فریت و کاربید تا حد امکان جلوگیری می کنند. هر چه قدر المان های آلیاژکننده جلوی تبدیل آستنیت به فریت و کاربید را بهتر بگیرند، میزان سرعت کاهش دما جهت به دست آوردن فاز مارتنزیت نیز کمتر می شود. به این ترتیب میزان شوک دمایی و ترک حاصل از آن در هنگام کوئنچ کردن نیز کمتر می شود. به این ترتیب می توان نتیجه گیری را چنین انجام داد که با اضافه کردن صحیح المان های آلیاژکننده به یک فلز آهنی می توان با سرعت سرد شوندگی کمتری میزان بیشتری از فاز آستنیت که منجر به سخت شوندگی آلیاژ می شود را ایجاد کرد.

به چه طریق سختی شوندگی با سختی در یک آلیاژ متفاوت است؟
سخت شوندگی یک خاصیت بلقوه است که نشان می دهد که تا چه حد یک آلیاژ امکان سخت شوندگی در آن وجود دارد با اینکه هنوز آن آلیاژ هنوز سخت نشده باشد.
در حالی که سختی نشان دهنده میزان سختی موجود در یک آلیاژ است. نه اینکه هنوز سختی آن بلقوه باشد.

تاثیر المان های آلیاژکننده در میزان سفتی یک آلیاژ سخت شده به چه صورت است؟
میزان سفتی یک آلیاژ تابعی از اندازه دانه ها در فاز آستنیت در هنگام کوئنچ کردن است. المان های آلیاژکننده باعث می شوند که اندازه دانه های آستنیت هنگام گرم کردن فلز کوچکتر شوند. در واقع این المان ها در بین دانه ها قرارگرفته و از افزایش اندازه دانه جلوگیری می کنند. به این ترتیب فاز آستنیت دانه های بیشتر و کوچکتری خواهد داشت که در نهایت منجر به افزایش سفتی و مقاومت آلیاژ در برابر ترک می شود.

کاربردهای اصلی آلیاژهای آهنی کم کربن، با کربن متوسط و پرکربن چه چیزی هستند؟
آلیاژهای آهنی کم کربن نرم و با تغییرشکل پذیری بالایی هستند و امکان ایجاد سختی در آنها توسط روشهای عملیات حرارتی وجود ندارد. بیشتر تولیدات آلیاژهای آهنی، همین آلیاژهای آهنی کم کربن است. این آلیاژها در تولید ورق ها، در بدنه خودروها، سیم حصارکشی، و سازه های سبک و سنگین در ساختمان ها و همچنین در فلزات عملیات حرارتی شده در تولید قطعات خودرو به کار می روند.
آلیاژهای آهنی با کربن متوسط به دلیل استحکام بالایشان در فرایند های فورج و ریخته گری به کار می روند. کاربرهایش عبارتند از ریل قطارها، میل لنگ، چرخدنده ها، محور توربین و بازوهای فرمان خودرو. این آلیاژها آهنی می توانند تحت عملیات حرارتی سخت شوند ولی بیشترین ضخامت سخت شوندگی آنها 13 میلیمتر است.
آلیاژهایی با کربن زیاد برای عملیات فورج، در آچارها، در چرخ های قطار، و همچنین در محصولاتی که توسط نورد گرم تولید می شوند و همچنین میله های تقویت کننده بتن ها به کار می روند. از کاربردهای دیگر در سیم پیانو و کابل های پل های معلق، قالب های فورج و ریخته گری و تیغه های برش به کار می رود.

المان های آلیاژ کننده چه تاثیری در موارد زیر دارند؟
الف) مدول الاستیسیته
مدول الاستیسیته فلزات خالص با اضافه کردن المان های آلیاژکننده زیاد تغییر نمی کند.
ب) ضریب انتقال حرارت و ضریب انتقال الکتریسیته
با اضافه کردن المان های آلیاژکننده میزان انتقال حرارت و الکتریسیته کاهش می یابد.
ج) وزن ویژه
میزان وزن ویژه می تواند بر اساس مقدار و نوع المان های آلیاژ کننده به کار رفته کاهش، افزایش و یا بدون تغییر باقی بماند.
د) استحکام کششی، استحکام نهایی، مقاومت در مقام خستگی، مقاومت در برابر دمای بالا
موارد فوق با اضافه کردن المان های آلیاژکننده بهبود می یابد.
ز) سفتی
معمولا میزان سفتی با اضافه کردن آلیاژکننده ها کاهش می یابد هرچند استثناهایی هم وجود دارد.

خواص مهم آلومینیوم و کاربردهای معمول آن را بیان کنید؟
آلومینیوم خالص دارای ضریب رسانایی الکتریکی و انتقال حرارت بالایی می باشد. همچنین در برابر خوردگی، عدم سمی بود، منعکس کننده نور، میزان وزن ویژه کم، نرمی و سفتی بالایی است.
به دلیل رسانایی حرارتی بالای آن، آلومینیوم در فین ها رادیوتور ها در المان های گرم کننده و سردکننده به کار می رود. به دلیل مقاومت بالای آن در برابر خوردگی و همچنین انعکاس دهندگی بالا، آن را یک گزینه مناسب در ورق انعکاس دهنده به کار می رود.
نرمی و سفتی بالای آن، به همراه میزان مقاومت آن در برابر خوردگی و عدم سمی بودنش، آن را گزینه مناسبی برای فویلهای مورد استفاده در صنایع غذایی برای بسته بندی به کار می رود.

فرایندهای به کار رفته در انجام عملیات تولیدی بر روی آلیاژهای آلومینیوم، تیتانیوم، مس، منیزیم، و زینک را توضیح دهید؟
آلیاژهای آلومینیوم در حالت کلی به دلیل امکان ماشین کاری راحت بر روی آنها مناسب بوده ولی عیب آنها عدم راحتی در ایجاد صافی سطح قابل قبول است. هرچند می توان از بعضی از سیالات در حین تراشکاری برای بهبود صافی سطح استفاده کرد. مشکل دیگر سختی در کنترل ابعادی است. حرارت بالا در هنگام تراشکاری یا برشکاری منجر به تغییرابعادی در قطعه شده که پس از انجام عملیات و با سردشدن قطعه، ابعاد آن تغییر میکند. همچنین مدول یانگ پایین آن منجر می شود که نیروهای ماشین کاری منجر به تغییرشکل آنها در حین ماشین کاری شود. ایجاد اتصالات بین آلیاژهای آلومینیوم سخت است ولی راه حل هایی وجود دارد مانند استفاده از جوشکاری و لحیم کاری است. به دلیل نرمی و سفتی آلیاژهای آلومینیوم، سردکاری و گرم کاری بر روی آنها می توان به راحتی انجام داد.
آلیاژهای منیزیم می توانند ریخته گری، فورج، اکسترود، نورد شوند، ولی معمولا دایکاست می شوند که علت آن کم بودن هزینه آن، ارائه کیفیت بالا و امکان تولید قطعه های پیچیده با دقت بالا است.
در میان بهترین آلیاژهای قابل ماشین کاری، آلیاژهای منیزیم است که دارای ترکیب عالی از انواع خواص هستند که امکان ماشین کاری را بسیار آسان می کنند. این خواص عبارتند از نرمی و عدم ترک برداشتن.
آلیاژهای مس می توانند سختی کاری شوند و استحکام آنها با استفاده از سردکاری افزایش یابد. آلیاژهای مس می توانند توسط روش هایی مانند ریخته گری، سردکاری، ماشین کاری، متالوژی پودر، و با به روش لحیم کاری جهت تولید قطعات به کار روند. به اضافه کردن المان های آلیاژ کننده می توان بر روی صافی سطح نهایی کنترل داشت. دایکاست برای آلیاژهای مس به دلیل دمای ذوب بالا مشکلتر از آلیاژهای آلومینوم، زینک و منیزیم است.
آلیاژهای زینک که با اضافه کردن مقداری آلومینیوم به صورت آلیاژی در می یابند، می توانند توسط دایکاست به شکل مورد نظر در آیند.

انجام عملیات تولید توسط آلیاژهای تیتانیوم بسیار مشکل تر از آلیاژهای آلومینیوم با مس است. امکان ماشین کاری شبیه به ماشین کاری فولاد زنگ نزن است که سخت می باشد. جوش کاری تنها زمانی که گاز محافظ آن هلیوم و یا آرگون است امکان پذیر است زیرا تیتانیوم تمایل زیادی برای اکسید شدن دارد. همچنین می توان بر روی آنها فرایند شکل دهی را نیز انجام داد، ولی بایستی به طور مرتب بر روی آنها آنیلینگ انجام گیرد.